DE1531374A1

DE1531374A1 - Rotorblatt aus faserverstaerktem Kunststoff mit schlaufenartiger Blattwurzel

Info

Publication number: DE1531374A1
Application number: DE19671531374
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl-Ing Brunsch
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1967-09-12
Filing date: 1967-09-12
Publication date: 1970-01-29
Also published as: US3476484A

Description

BÖLKOW Gesellschaft mit beschränkter Haftung Ottobrunn bei München

Ottobrurin, Ö.September 1967 SX 2 En/an BP 675

Rotorblatt aus faserverstärktem Kunststoff mit.

schlaufenartiger Blattwurzel

Die Erfindung betrifft ein Rotorblatt aus faserverstärktem Kunststoff mit in Blattlängsrichtung verlaufenden, im Blattwurzelbereich schlaufenartig gelegten Fasersträngen»

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Die Rotorblätter werden mittels durch die Schlaufen gesteckter, im Rotorkopf gelagerter Bolzen am Rotorkopf verankert, wobei im allgemeinen die Schlaufen durch Metallbeschläge eingefaßt sind. .

Es ist bisher bekannt, die Paserstränge zu einer Vielzahl von kleineren Schlaufen zu legen, wobei Jede der Schlaufen um einen eigenen Bolzen geschlungen ist. Dabei handelt es sich Jedoch um eine mehrfach statisch unbestimmte Befestigung, und es ist mit einem vertretbaren Pertigungsaufwand nicht zu erreichen, daß alle Schlaufen bzw. Bolzen gleichmäßig belastet werden.

Bei einer anderen bekannten Lösung ist die Gesamtheit der Paserstränge zu einer einzigen Schlaufe gelegt. Diese Schlaufe wird im wesentlichen nur durch die während des Betriebes auftretenden Zentrifugalkräfte belastet, während die Biegemomente von einer Blattwurzelhülse, welche die Blattwurzel umgibt, aufgenommen werden. Die durch die Biegemomente verursachten Reaktionskräfte in den Blattwurzelhülsen wirken senkrecht zur Blattlängsrichtung und damit senkrecht zur Richtung der Paserstränge. Die Größe der Reaktionskräfte ist von der Einspannlänge, d.h. also von der Länge der Blattwurzelhülsen abhängig. Da die Reaktions*- kräfte entsprechend den Biegemomenten periodisch wechseln und außerdem in einer für faserverstärkte Kunststoffe un-

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günstigen, weil senkrecht zur Faserrichtimg stehenden Richtung wirken, ist man bestrebt, sie möglichst klein zu halten, um eine frühzeitige Ermüdung des Materials zu verhindern. Das führt zu entsprechend langen und damit schweren Blattwurzelhülsen. Außerdem nimmt mit größerer Besohlaglänge auch die schädliche relative Bewegung zwischen Beschlag und Blattwurzel zu.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Rotorblatt der eingangs genannten Art in seinem Wurzelbereich derart zu verbessern, daß lange und schwere Blattwurzelhülsen vermieden werden können und daß die durch die Biegemomente verursachten Reaktionskräfte in einer materialgerechten Art und Weise aus der Blattwurzel abgenommen werden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gesamtheit der Paserstränge im Blattwurzelbereich

etwa in den Ebenen der maßgeblichen Blattbiegemomente Je-. wells in mindestens zwei Gurte aufgeteilt ist, welche jeweils an ihrem Ende zu Schlaufen geformt sind.

Diese Aufteilung der Paserstränge in zwei in der Momentenebene liegende Gurte erlaubt es, das Biegemoment in süwei in Richtung der Pasern liegende Kräfte zu zerlegen. Dabei läßt sich durch die Wahl des Abstandes der beiden Gurte voneinander die Größe der Kräfte beeinflussen, d.h.

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mit größerem Abstand werden die von der Biegung herrührenden Kräfte kleiner.

Die beiden maßgebenden Belastungsfälle für ein Rotorblatt treten etwa bei schnellgeflogenen Manövern und beim Transit port mit stillstehendem Rotor, am Boden auf»

Im ersteren Fall greifen an jedem Blatt Biegemomente und Fliehkräfte an. Durch die Aufteilung der Gesamtheit der Fasern in jeweils zwei Gurte für jede Biegeebene ergibt sich die Möglichkeit, durch die Wahl eines ausreichenden Abstandes der Gurte voneinander die von der Biegung herrührenden Kraftanteile so klein zu halten, daß sie von den Fliehkraftanteilen überwogen werden. Dadurch ergibt sich der für faserverstärkte Kunststoffe besonders günstige Fall, daß in den Gurten nur Zugkräfte auftreten.

Bei reiner Biegung, wie sie bei stillstehendem Rotor unter dem Eigengewicht der Rotorblätter auftritt, wird bei einer entsprechenden Aufteilung in zwei tibereinanderliegende Gurte der Obergurt durch Zugkräfte, der Untergurt durch Druckkräfte belastet. Die Zug- und Druckkräfte werden über die an den Gurtenden angeordneten Schlaufen, die um entsprechende, im Rotorkopf gelagerte Bolzen gelegt sind, weitergeleitet.

Durch die vorliegende Erfindung werden demnach Blattwur-

zelhülsen nach der bisher bekannten Art überflüssig, wodurch das Gesamtgewicht eines Rotors erheblich vermindert wird. Es besteht daneben jedoch auch die Möglichkeit, kurze und leichte BlattwürzelhUlsen vorzusehen, die nur für die Aufnahme des Biegemomentes bei stehendem Rotor ausgelegt sind. Auf diese Weise können auch für den Pail der reinen Biegung die für faserverstärkte Kunststoffe weniger günstigen Druckkräfte vermieden werden, ohne daß die aus der Erfindung resultierenden Vorteile verlorengehen.

In vielen Fällen genügt es, wenn nur für das größte im Betrieb auftretende Biegemoment eine derartige erfindungsgemäße Aufteilung in einzelne Gurte erfolgt. In dem häufig auftretenden Fall, daß das Schwenkbiegemoment das Schlagbiegemoment beträchtlich übertrifft, ist erfindungsgemäß die Gesamtheit der Faserstränge in der Schwenkbiegeebene zu zwei nebeneinanderliegenden, an ihrem Ende zu Schlaufen geformten Gurten aufgeteilt. Das geringere Sehlagbiegemoment kann dann beispielsweise von einer kurzen Blattwurzelhülse aufgenommen werden, oder es kann die Schlaufenhöhe, die ja unter anderem auch aus fertigungstechnischen Gesichtspunkten oder aus Gründen der Flächenpressung ein bestimmtes Maß haben muß, als Basis zur Absetzung dieses Momentes ausgenützt werden.

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den Fall, daß das Schlagbiegemoment in der Größenordnung des Schwenkbiegemomentes liegt, werden nach ·. einem weiteren Merkmal der Erfindung die beiden in der Schwenkbiegeebene nebeneinander angeordneten Gurte bzw. Schlaufen jeweils in zwei übereinanderliegende Gurte und Schlaufen aufgeteilt, wobei sich dann auch für die Schlagbiegeebene die bereits beschriebenen Vorteile ergeben.

Es ist weiter erfindungsgemäß vorgesehen, daß alle Gurte und Schlaufen von einem einzigen, gemeinsamen Beschlag eingefaßt sind. Durch diesen Beschlag wird die Lage der Schlaufen zueinander fixiert.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen in vereinfachter Darstellung!

Figur 1 eine Blattwurzel mit in zwei Gurte aufgeteilten Pasersträngen;

Figur 2 eine Blattwurzel mit vierfach aufgeteilten Fasersträngen.

Der Aufbau von aus faserverstärktem Kunststoff hergestellten Rotorblättern ist in der Regel derart, daß eine Vielzahl von Rovings, die ihrerseits aus einer großen Anzahl

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von einzelnen Glasfäden bestehen, zu einem Faserstrang zusammengelegt und mit Kunstharz getränkt werden. Diese Paserstränge werden in eine Form, die der Außenkontur des fertigen Rotorblattes entspricht, eingelegt, wo sie aushärten» Die Faserstränge bilden an der Blattwurzel in der

beschriebenen Weise eine oder mehrere Schlaufen, mittels " derer das Blatt am Rotorkopf befestigt werden kann.

In Figur 1 ist ein Rotorblatt 1 dargestellt, bei dem die Gesamtheit der Fasersträhge Im Blattwurzelbereich in zwei Gurte 2, 3 aufgeteilt ist. Die beiden Gurte liegen in der Schwenkbiegeebene, die etwa mit der Drehebene des Blattes zusammenfällt, nebeneinander. Die beiden Gurte 2, 3 bilden jeweils für sich eine Schlaufe 4 bzw. 5, Der Abstand a der beiden Schlaufen voneinander ist so groß gewählt, daß die von der Schwenkbiegung hervorgerufenen Kräfte, die in einem Gurt als Zugkraft, im anderen als Druckkraft in der Richtung des Faserverlaufes auftreten, durch den Fliehkraftanteil in jedem Gurt übertroffen werden. Dadurch treten in beiden Gurten unter normalen Betriebsbedingungen nur Zugkraft© auf, zn deren Aufnahme bekanntlich faserverstärkte Kunststoffe besonders geeignet sind.

Die beiden Schlaufen ^₉ 5 sind von einem einzigen, zweigeteilten Beschlag 6 eingefaßt. Dieser Beschlag besteht aus einer unteren Hälfte 7 und einer oberen Hälfte 8, die in

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der Darstellung gemäß Figur 1 teilweise weggebrochen ist. An den-Beschlaghälften sind jeweils auch Büchsen, z.B. 9, , ausgebildet, die bis zur Hälfte der Schlaufe in diese hineinragen. Durch den Beschlag 6 werden einerseits die Schlaufen 4, 5 in ihrer gegenseitigen Lage fixiert, und andererseits wird die besonders hoch belastete Blattwurzel gegen Beschädigungen durch Erosion usw. geschützt. Die in die Schlaufen ragenden Büchsen dienen zur Aufnahme der nicht dargestellten Bolzen zur Befestigung der Blätter am Rotorkopf.

Figur 2 zeigt ein Rotorblatt 20, bei dem die Gesamtheit der Faserstränge in vier einzelne Gurte 21,22,23 und 24 aufgeteilt ist. Die Abstände b und c ,sind wiederum so ge-' wählt, daß die Fliehkraftanteile in jedem Gurt die durch die Biegemomente verursachten Kräfte überwiegen, so daß wieder nur Zugkräfte auftreten. Der Abstand b stellt entsprechend der Größe a in Figur 1 die Basis zur Aufnahme des Schwenkbiegemomentes dar. Das von der Schlagbiegung verursachte Kräftepaar hat den Abstand c.

Der Beschlag für das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel kann grundsätzlich ähnlich wie der in Fig. 1 dargestellte Beschlag aufgebaut sein. Die Beschläge können sehr kurz gehalten werden, da sie bei einer erfindungsgemäßen Aufteilung der Faserstränge die während des Betriebes auftretenden Momentenbelastungen nicht mehr aufzunehmen brauchen.

909885/0074 Patentansprüche:

Claims

Patentansprüche

Rotorblatt aus faserverstärktem Kunststoff mit in Blattlängsrichtung verlaufenden, im Blattwurzelbereich schlaufenartig gelegten-Pasersträngen, dadurch gekenn z. ei chnet , daß die Gesamtheit der Faserstränge im Blattwurzelbereich etwa in den Ebenen der maßgeblichen Blattbiegemomente jeweils in mindestens zwei Gurte (2,j5) aufgeteilt ist, welche jeweils ah ihrem Ende zu Schlaufen (4,5) geformt sind.

2. Rotorblatt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtheit der Paserstränge in der Schwenkbiegeebene zu zwei nebeneinanderliegenden, an ihrem Ende zu Schlaufen (4,5) geformten Gurten (2,3) aufgeteilt ist.

J5. Rotorblatt nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden in der Schwenkbiegeebene nebeneinander angeordneten Gurte bzw. Schlaufen jeweils in zwei ubereinanderliegende Gurte (21,23; 22,24) und Schlaufen aufgeteilt sind.

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4. Rotorblatt nach den Ansprüchen 1 bis 3* dadurch g e k e η η ze lehnet, daß alle Gurte und Schlaufen von einem geraeinsamen Blattwurzelbeschlag (6) eingefaßt sind. ■

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ORIGINAL INSPECTED